基于缓存技术实时交互绘制大场景流域模型*

应用缓存技术将中央处理器将要运行的数据文件直接调入缓冲存储器,以提高中央处理器的有效资源利用率和大场景流域模型绘制的实时交互性。基于此目的,探讨了各种存储器之间的差异性以及当前实时交互绘制大场景流域模型所存在的问题,分析了实现缓存技术的方法,并给出了主要的算法步骤,结果表明：应用缓存技术不仅能够充分利用中央处理器的有效资源,而且可以提高大场景流域模型绘制的实时交互性,使绘制大场景流域模型更加流畅、更加连贯。     

TB级地形数据实时漫游核心算法研究

TB级数据时代已经到来,如何有效地在普通PC机上实现TB级地形数据漫游,已逐渐成为GIS（地理信息与系统）学术界的研究热点。海量数据组织管理是3维地形数据漫游的核心机制,传统四叉树、八叉树等数据结构,一定程度上解决绘制瓶颈问题,但是结构复杂,很难适应TB级地形场景实时、稳定的漫游需求。通过实施多级缓冲机制、采用动态LOD（levels of detail）与显存调度技术,以及引入多核CPU并行计算策略,最终构建出一套与数据大小无关的实时地形绘制算法。通过对1 GB、10 GB、200 GB、500 GB级等海量数据进行实验,平均绘制速率可达到30帧/s以上,比一般算法高出23倍,从而验证本文算法的实用性。     

基于Creator创建大规模场景的LOD技术研究

细节层次（LOD）技术主要用来对多边形的简化,其目的是从最原始精确的模型中提炼出一系列能够反映重要特征的简化模型,来降低场景的复杂度,实现场景的实时绘制。文章从地形和地物两个角度给出了基于Creator下生成LOD模型的方法,提出了建筑物LOD模型建立的原则,结合实验,对比了Polymesh与Delaunay两种算法生成地形LOD的优缺点,并通过Irregular Mesh算法来提高Polymesh算法的精度和设置合适的容差值来控制Delaunay算法生成的多边形数目。     

Node．js中的内存控制

在Node．js中通过JavaScript使用内存通常会受到限制（64位系统下约为1．4GB,32位系统下约为0．7GB）。这将导致Node．js无法直接操作大内存对象,例如即使物理内存有32GB,也无法将一个2GB的文件读入内存中进行字符串分析处理。这样,在单个Node．js进程的情况下,计算机的内存资源无法得到充分的利用。     

基于纹理映射和fBm的真实感地形研究

在文章中讨论了三维真实感地形表现在OpenGL支持下的分形模型的建立、纹理映射技术等。并提出了基于纹理映射技术的fBm算法，应用该算法生成的地形，既具有较高的真实感，又具有较快的绘制速度，适用于各种虚拟场景的创建。     

大区域地形可视化技术的研究

近年来，地形场景的实时绘制已受到人们越来越广泛的关注，目前已经提出的一系列场景加速绘制算法,虽然在不同的应用场合也取得了一定的效果，但都存在着局限性，尚不能满足大区域地形环境的实时高速绘制的要求，而与其密切相关的技术主要涉及到地形多分辨率表示、海量地形数据和纹理数据的分页管理、地形和纹理数据的LOD控制、地形和纹理数据的快速存取和更新等．为了能够对地形场景进行实时绘制，在对大区域地形数据管理和实时绘制技术进行研究和试验的基础上，对构建视相关动态多分辨率模型的方法进行了改进，实现了地形模型多分辨率表示与视相关的有机结合，并提出了一种高效的场景数据存取方法，进而实现了一个整合自适应三角网剖分、地形场景数据分页管理和动态更新等相关技术于一体的地形三维可视化系统，试验结果表明，该算法能够实时绘制地形场景，且质量较好．     

一种新的地物与地形的网格融合方法

三维地形可视化中重要的地物模型需要使用CAD软件（3D Studio MAX/AutoCAD（3D）/MultiGen）构建的模型数据,来逼真表示城市的精细结构、材质特征及地物的内部形态,在将其和地形网格集成的过程中,必须让地物和地形之间实现无缝融合。提出了一种新的地物和地形的融合方法：首先读取地形高度图,利用基于四叉树的LOD技术生成地形网格,其次导入三维地物模型并放置于地形网格某位置,对三维地物模型投影得到地物模型的底面网格边界框及点集,地物边界框对应的地形网格分裂,产生融合位置的地形网格边界及对应点集,根据地物网格边界和地形网格边界的这两个点集以及Delauney三角形限定条件生成三角网,实现网格融合。利用该方法实现了四叉树LOD技术生成的地形和地物的融合,最后讨论了该方法的特点及应用。     

面向数字地球的虚拟现实系统关键技术研究

研究了面向数字地球的虚拟现实系统关键技术，提出了多层场景引擎（MLSE）、视点相关动态多分辨率地形模型（VDDMTM）和ActiveX构件网络模型。MLSE采用层机制集成多元数据，实现场景绘制和交互。VDDMTM基于四叉树表示多分辨率地形，并结合多分辨率纹理映射，根据视点位置对大规模地形实时简化，既提高了场景绘制速度，又保留了视点相关细节。网络模型采用基于Client/Server结构的ActiveX构件方案，既满足数字地球的建模特性，又支持标准的WWW浏览器。在此基础上开发了一个面向数字地球的原型系统－虚拟地球系统VES（VirtualEarthSystem），并用于虚拟永定河和喜马拉雅山。     

大内存时代如何管理并使用好

现在内存很便宜,很多人电脑上的内存已经达到4GB或超过了4GB,如何管理并使用好它呢？其实这里有很多技巧,比如：去掉页面文件、将内存虚拟为硬盘、让32位系统用上大内存（突破4GB的限制）、让Windows7来诊断大内存等等。     

高性能快速地形漫游算法

高性能地形漫游是GIS、虚拟现实及军事模拟中的研究热点。大规模地形算法一般都是通过将部分数据常驻内存,并采取各种方法来简化地形、,加速绘制。该文通过对地形分块,使用背面剔除及改进的视点误差来进行LOD细节层次处理;。提出基于屏幕误差包围盒的地平线遮挡剔除技术,提高算法的效率;。采用内存映射文件方式进行DEM数据的加载,实现高性能海量数据的处理。     

O-Buffer based IFT watershed from markers for large medical datasets

The watershed transform from markers is a very popular image segmentation operator. The image foresting transform (IFT) watershed is a common method to compute the watershed transform from markers using a priority queue, but which can consume too much memory when applied to three-dimensional medical datasets. This is a considerable limitation on the applicability of the IFT watershed, as the size of medical datasets keeps increasing at a faster pace than physical memory technologies develop. This paper presents the O-IFT watershed, a new type of IFT watershed based on the O-Buffer framework, and introduces an efficient data representation which considerably reduces the memory consumption of the algorithm. In addition, this paper introduces the O-Buckets, a new implementation of the priority queue which further reduces the memory consumption of the algorithm. The new O-IFT watershed with O-Buckets allows the application of the watershed transform from markers to large medical datasets.     

TanGeoMS: tangible geospatial modeling system

We present TanGeoMS, a tangible geospatial modeling visualization system that couples a laser scanner, projector, and a flexible physical three-dimensional model with a standard geospatial information system (GIS) to create a tangible user interface for terrain data. TanGeoMS projects an image of real-world data onto a physical terrain model. Users can alter the topography of the model by modifying the clay surface or placing additional objects on the surface. The modified model is captured by an overhead laser scanner then imported into a GIS for analysis and simulation of real-world processes. The results are projected back onto the surface of the model providing feedback on the impact of the modifications on terrain parameters and simulated processes. Interaction with a physical model is highly intuitive, allowing users to base initial design decisions on geospatial data, test the impact of these decisions in GIS simulations, and use the feedback to improve their design. We demonstrate the system on three applications: investigating runoff management within a watershed, assessing the impact of storm surge on barrier islands, and exploring landscape rehabilitation in military training areas.     

结合分水岭算法的水平集医学图像分割方法

由于医学图像中的复杂目标通常难以被完全分割,提出标记分水岭与改进型Li模型的组合图像分割算法。改进型Li模型构造了符号压力函数来取代传统的停止函数,解决了曲线单向演化的问题。标记分水岭具有较强的抑制噪声的能力,对医学图像的弱边缘具有较强的捕获能力。所以首先运用标记分水岭算法对图像进行预分割,快速准确定位目标区域边缘信息。再引入改进型Li模型算法,通过符号压力函数来指引曲线演化方向,控制演化速度大小,实现对复杂目标的完全分割。实验结果表明:全局信息和边缘信息都能被获得,该组合算法对医学图像中的复杂目标的分割效果较满意。     

海量地形数据的管理和交互策略优化

针对海量地形绘制中有限的计算机内存与海量地形数据之间的矛盾,对海量地形数据采用瓦片金字塔模型进行了建模,分析了瓦片最优值的选取,根据四叉树瓦片拓扑关系提出一种高效的四叉树瓦片检索方式,并给出了基于瓦片的数据压缩思路与方法。对海量地形数据与三维显示的交互策略从数据预装载、双缓存机制、多线程技术、内存优化等方面进行了分析和优化,并结合经典的Geometry Clipmaps算法进行了地形绘制,实验结果具有较好的渲染效果和较高的实时性,证明了优化策略的可行性和有效性。     

Optimized high speed pixel sorting and its application in watershed based image segmentation

Efficient sorting of image pixels based on their grayscale value is traditionally implemented using an algorithm based on distribution or counting sort methods. We show that an elegant alternative can be used which outperforms the traditional method both in terms of processing speed and main memory access. We discuss both theoretically analyzed and real-life performance results, and demonstrate the improvements that can be obtained when our algorithm is combined with a well-known watershed image segmentation method.     

增强图像细节和去噪能力的改进形态学分水岭算法

为了抑制分水岭算法过分割和滤波后保持图像细节,论文提出一种改进的 形态学分水岭分割算法。首先,对图像进行多尺度小波分解得到低频系数和高频系数;对低 频系数进行基于Perona-Malik 扩散模型各向异性扩散滤波;对高频系数,引入神经网络中的 sigmoid 函数改进自适应遗传算法的变异和交叉概率生成,并用父代的最优个体替换子代中 最差的个体来保护最优个体不被破坏,克服遗传算法的局部最优现象,利用改进的自适应遗 传算法增强和去噪。然后,对梯度图像做锐化处理以突出边缘, 再做形态学运算并进行 H-minima 标记。最后,执行分水岭分割,实现改进的算法。实验结果表明,改进算法能够 有效地抑制噪声的干扰,减轻过分割,分割精度也有所提高。     

基于纹理分水岭的斜坡单元提取算法

斜坡单元在以滑坡为主的地质灾害预防和评价中有着广泛的应用，其提取和划分是滑坡灾害风险评估的首要工作和重要基础。针对传统地理信息系统（GIS）方法提取的斜坡单元存在平行边界和误分割问题，提出了基于纹理分水岭的斜坡单元提取方法，通过分割地形图像划分斜坡单元。首先通过预处理地形数据得到数字高程模型（DEM）图像，利用灰度共生矩阵提取DEM纹理特征；然后计算融合灰度和纹理特征的梯度图像，对梯度图像进行基于标记的分水岭分割，使其能够准确获取山体和流域边界；最后，结合正负地形，对山体对象进行分水岭分割以实现斜坡单元的提取。实验结果表明，所提方法对不同地貌类型和分辨率的DEM图像都有良好的划分效果；相较于传统的GIS方法，该方法能够正确分割水平面和倾斜面，有效避免因洼地填平处理而产生的平行边界问题。     

基于WorldView-2制备大野口流域高分辨率DEM及精度分析

在全野外GPS地面控制点基础上,对WorldView-2影像自带RPC文件进行校正,利用数字摄影测量软件系统在立体模型上通过影像自动匹配技术快速提取黑河流域上游大野口子流域1∶5 000比例尺数字高程模型(DEM)。由于区域地形复杂、交通不便,研究区南部无地面控制点覆盖。基于立体模型交互式操作,匹配60个均匀分布高精度影像连接点,提高了DEM自动提取精度。并在对阴坡森林覆盖区、大野口水库等重点区域进行DEM编辑基础上,辅助地形特征点和线数据提高了成果精度。由15个外业控制点、12个模型保密点组成的检查点进行定量DEM验证,结果表明:两组高程中误差最大为1.9 m,达到该比例尺山地一级精度2.5 m的要求。
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基于TM影像天山北坡地表反照率反演方法的研究

地表反照率是气候模型和地表能量平衡方程中的重要参数。基于6S模型估算地表反照率,忽略了地形起伏的影响,不同波段组合的地表反照率也有待进一步研究。本文选取干旱区典型流域——天山北坡三工河流域为研究区域,以TM影像为数据源逐步进行地形校正、大气校正等,从而提取窄波段地表反照率。在此基础上,根据亮度、绿度、湿度3个特征变量的物理意义,以各波段能量权重为转换参数对窄波段地表反照率进行组合,实现研究区宽波段地表反照率的反演,得出基于不同波段的物理意义的地表反照率。